通過項目式教學(xué)提高學(xué)生計算思維水平

林佳

〔摘? ? 要〕? 隨著科技的迅猛發(fā)展，計算思維將成為未來公民的必備素養(yǎng)之一。項目式教學(xué)強調(diào)創(chuàng)造真實的情境，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，注重引導(dǎo)學(xué)生的思維，鼓勵學(xué)生通過自主探索和實踐，提高問題解決、協(xié)作和創(chuàng)新能力。本文以五年級“算法初步——餐廳小助手”項目設(shè)計為例，以培養(yǎng)計算思維為目標(biāo)，探究基于本案例研究的項目式教學(xué)策略。

〔關(guān)鍵詞〕? 項目式教學(xué)；計算思維；算法

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 07? ? 010-012

2022年版《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，本學(xué)科的課程設(shè)置以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為出發(fā)點。而計算思維，作為信息科技的四個核心素養(yǎng)之一，在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面發(fā)揮了舉足輕重的作用。計算思維是指個體運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維活動。

然而，從當(dāng)前小學(xué)信息科技一線教學(xué)實踐來看，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生主要跟隨教師的演示操作，通過編程技能提升思維，并不能將前后所學(xué)的知識系統(tǒng)地串聯(lián)起來。隨著課程難度的增加，他們的學(xué)習(xí)熱情以及對優(yōu)化解決方案的需求逐步降低。長此以往，對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)非常不利。

為此，筆者開展了相關(guān)主題的課題研究，希望通過項目式教學(xué)，為本學(xué)科一線教師的課堂教學(xué)提供科學(xué)有效的策略。

一、項目式教學(xué)對提高學(xué)生計算思維水平的意義

（一）提高計算思維水平在信息科技教學(xué)中的重要性

周以真教授提出，計算思維是運用計算科學(xué)的基本概念進(jìn)行問題求解，確保解決方案的表征形式可被信息處理代理有效執(zhí)行。作為一種重要的思維方式，計算思維側(cè)重解決問題、構(gòu)建系統(tǒng)以及理解人類行為，它通過將信息抽象化和自動化來進(jìn)行表達(dá)和處理。培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，就是讓學(xué)生以計算機的方式對問題進(jìn)行思考和處理，從而增強他們的邏輯分析和問題解決能力。具備該思維的學(xué)生，可以更有效地吸收和掌握各學(xué)科的知識，提升學(xué)習(xí)效率，也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。

（二）項目式教學(xué)對提高計算思維水平的作用

在項目式教學(xué)中，學(xué)生是主體，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自主探索、開發(fā)設(shè)計方案、調(diào)查研究、探索實踐、學(xué)習(xí)新知。該模式對小學(xué)生計算思維的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.在真實情境中提升問題解決能力

在解決問題的過程中所產(chǎn)生和發(fā)展起來的計算思維，與問題解決不可分割，主要涉及問題分解、模式識別、抽象思維和算法設(shè)計等解決問題的能力。而項目式教學(xué)模式以解決問題為核心，能有效地反映學(xué)習(xí)的真實性，提高學(xué)生對信息問題的敏感性和解決問題時的思維能力。通過項目式教學(xué)，學(xué)生學(xué)會將抽象的計算思維形象化并應(yīng)用于實際的問題情境。

2.在項目式教學(xué)中增強積極性和自學(xué)能力

項目式教學(xué)強調(diào)學(xué)生的主動參與和探究，而且項目情境通常來源于真實生活，能有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)他們主動參與到項目實踐中。同時，通過實踐，學(xué)生有機會親手創(chuàng)造出自己的作品。這種成功的體驗還可以進(jìn)一步增強他們學(xué)習(xí)信息科技的主動性和自學(xué)能力。

3.在項目實踐中培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神

項目式教學(xué)鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索，根據(jù)自己的想法和需求設(shè)計和實施項目，而且項目通常需要學(xué)生和其他同學(xué)一起合作完成。為完成項目，學(xué)生要在項目實踐的過程中學(xué)習(xí)與其他同學(xué)合作，在產(chǎn)生矛盾時，學(xué)會協(xié)調(diào)和解決人際關(guān)系問題。這對于培養(yǎng)他們的計算思維、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊協(xié)作精神都有很大的幫助。

二、在“算法初步”項目式教學(xué)中提高學(xué)生計算思維水平

基于對項目式教學(xué)模式的文獻(xiàn)學(xué)習(xí)及理論研究，筆者構(gòu)建了培養(yǎng)小學(xué)生核心素養(yǎng)的項目式教學(xué)框架（如下圖），同樣也適用于培養(yǎng)核心素養(yǎng)之一的計算思維。同時，通過實踐課題組設(shè)計“算法初步——餐廳小助手”項目式教學(xué)案例，探究以培養(yǎng)計算思維為目標(biāo)的項目式教學(xué)策略的可行性。

（一）創(chuàng)設(shè)真實情境，點燃學(xué)習(xí)激情

無論學(xué)生處于教育的哪一個階段，只有在面對與生活有關(guān)的真實問題時，他們才真正渴望去探究和解決該問題。因此，選取一個與現(xiàn)實生活息息相關(guān)的項目主題，可以有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情。教師選擇項目的時候，應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為宗旨，圍繞課標(biāo)的學(xué)段目標(biāo)，選取與學(xué)生真實生活密切相關(guān)、與其學(xué)習(xí)能力水平匹配的項目主題。以“算法初步——餐廳小助手”這一項目教學(xué)為例，教師通過展示朋友餐廳的視頻，創(chuàng)設(shè)一個真實的問題情境：教師的朋友開了一家餐廳，但由于缺乏專業(yè)的財務(wù)知識，計算每月的餐廳營業(yè)額對他而言一直是個令人頭疼的問題。因此，他向教師求助，希望學(xué)生能借助信息科技的力量幫助他解決問題?；谝陨险鎸嵡榫?，教師激發(fā)學(xué)生開展頭腦風(fēng)暴，完成項目手冊的第一項任務(wù)——選擇合適的工具進(jìn)行餐廳一星期營業(yè)額的計算。學(xué)生圍繞問題情境，開展小組討論，選擇適合自己的工具進(jìn)行計算和計時。本環(huán)節(jié)結(jié)束后，教師發(fā)放餐廳小助手程序至學(xué)生機，體驗用程序計算營業(yè)額。通過比較各種計算方法，學(xué)生感受到使用程序計算營業(yè)額的精確、便捷和高效之處。

（二）學(xué)會化繁為簡，分解問題步驟

對于較復(fù)雜的項目，教師可以引導(dǎo)學(xué)生本著“化繁為簡”的思想，先從簡單的案例下手，從中探索出一定的規(guī)律，接著再用該規(guī)律解決更復(fù)雜的問題。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生將一個復(fù)雜的大問題分解成幾個子問題，在解決一個又一個子問題的過程中逐漸完成項目任務(wù)。子問題既要連貫又要層層遞進(jìn)，富有挑戰(zhàn)性，以激起學(xué)生探究的興趣，促進(jìn)整個項目教學(xué)過程的順利開展，也讓學(xué)生體驗了算法中的步驟分解。小學(xué)生在進(jìn)行算法學(xué)習(xí)時，主要用自然語言和流程圖兩種方式對算法進(jìn)行描述。此外，他們也可以通過生活中真實的例子了解算法的特性和效率，然后使用編程驗證來確定特定任務(wù)的執(zhí)行過程。

本案例中，教師用數(shù)學(xué)中的“植樹問題”引導(dǎo)學(xué)生理解“化繁為簡”的數(shù)學(xué)理念，引導(dǎo)學(xué)生對復(fù)雜的問題進(jìn)行簡化：可以先在程序中添加一天的營業(yè)額以求出“總數(shù)”，接著再擴展該程序，根據(jù)用戶需求，添加所需天數(shù)的營業(yè)額，計算“總數(shù)”。

（三）指導(dǎo)學(xué)生分組，明確任務(wù)分工

確定項目以后，教師遵循組間同質(zhì)性及組內(nèi)異質(zhì)性的原則指導(dǎo)分組，每組還需要確定一名組長，以帶領(lǐng)小組合作順利開展。教師要引導(dǎo)組長根據(jù)項目需求和每個組員的特長和性格特點，為其合理分配任務(wù)，讓每個組員都能夠充分發(fā)揮自己的長處，并在協(xié)同合作中互補不足，共同成長。

（四）及時支持幫助，引領(lǐng)合作探究

在項目實施過程中，教師需要密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)以及在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難，以便及時為他們的項目學(xué)習(xí)提供必要的幫助和技術(shù)支持。而學(xué)生在進(jìn)行團(tuán)隊合作探究時，不僅要明確自己的角色和任務(wù)，積極參與，共享資源，提高解決問題的效率，還需要學(xué)會尊重他人，接納不同的意見，并通過協(xié)商找出最優(yōu)的解決方案。

例如，學(xué)生在完成程序體驗后，教師要引導(dǎo)學(xué)生對該過程展開小組討論，將該算法用自然語言描述，記錄在項目手冊中，并請其中一個小組上臺講解。接著，教師采用層層遞進(jìn)的策略，引導(dǎo)學(xué)生將自然語言轉(zhuǎn)換成流程圖。教師先向?qū)W生呈現(xiàn)常見的流程圖符號及其對應(yīng)的文字意義，讓學(xué)生初步了解流程圖，接著呈現(xiàn)與自然語言對應(yīng)的流程圖示例，并引導(dǎo)學(xué)生再次分組合作，繪制與剛才記錄的自然語言相對應(yīng)的流程圖。該環(huán)節(jié)為學(xué)生提供了充裕的時間，讓學(xué)生進(jìn)行充分思考和討論，通過小組合作自主探究完成。教師作為引導(dǎo)者和支持者在旁觀察，密切關(guān)注學(xué)生在活動中的表現(xiàn)，確保項目教學(xué)有效開展。本環(huán)節(jié)結(jié)束后，絕大部分學(xué)生都能夠體會算法的特征，利用程序需求，準(zhǔn)確畫出流程圖。通過將兩種描述方式進(jìn)行比對，學(xué)生能夠得出結(jié)論：用流程圖描述算法更加直觀、高效。

（五）作品展示共交流，多元評價促提升

項目作品的展示交流，不僅是對學(xué)生理解和掌握項目的檢驗，更能讓學(xué)生學(xué)會有條不紊地闡述他們的學(xué)習(xí)過程。展示可以在全班進(jìn)行，也可以是小組間的交流，讓學(xué)生互相學(xué)習(xí)和借鑒。在展示的過程中，所有學(xué)生再次進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，在質(zhì)疑的同時，不斷糾錯調(diào)試。

項目式教學(xué)評價應(yīng)注重多元化。為防止學(xué)生毫無目標(biāo)地評價，教師應(yīng)事先設(shè)計項目的評價指標(biāo)，如完成度、創(chuàng)新性、團(tuán)隊合作、解決問題能力等，以便對學(xué)生的項目學(xué)習(xí)過程和結(jié)果進(jìn)行公正客觀評價。例如，進(jìn)行團(tuán)隊合作評價時，看組員間交流的順暢度，以及分工合作的有效性。這樣既可以保證評價的實時性，又能讓學(xué)生從多角度了解自身的學(xué)習(xí)情況。此外，根據(jù)評價結(jié)果，教師可以有的放矢地對現(xiàn)行教學(xué)策略做出及時調(diào)整和優(yōu)化，學(xué)生也可以明確自己的長處和短處，從而自我完善。

項目完成后，教師和學(xué)生一起總結(jié)，反思解決問題的過程，也可以讓每個小組寫一篇反思報告，記錄自己在項目中的角色、所取得的成效以及需要改進(jìn)的地方。這樣可以幫助他們更好地回顧自己的學(xué)習(xí)過程，也可以為以后的項目教學(xué)提供參考。此外，學(xué)生還可以在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行項目作品的迭代優(yōu)化，再利用再創(chuàng)造，提升計算思維。

項目作品的展示和評價是一個需要師生共同參與的動態(tài)過程，旨在通過多元化的評價方式全面了解和評估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，促進(jìn)教學(xué)效果的提升。

三、結(jié)語

通過實踐研究，筆者發(fā)現(xiàn)，項目式教學(xué)不僅能鼓勵教師進(jìn)行教學(xué)方法的創(chuàng)新和實踐，還可以顯著提升學(xué)生的計算思維水平。同時，這種教學(xué)模式也能增強學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和自信心，從而推動教學(xué)質(zhì)量的提升。在未來的教育教學(xué)實踐中，教師應(yīng)不斷拓展教學(xué)思路，關(guān)注學(xué)生的需求和發(fā)展，嘗試不同的教學(xué)方式，提高教學(xué)效果，以滿足學(xué)生的個性化需求，實現(xiàn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。筆者也將在之后的小學(xué)信息科技課程教學(xué)中，實施和推廣以培養(yǎng)計算思維為目標(biāo)的項目式教學(xué)模式。

【本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度課題“基于核心素養(yǎng)的小學(xué)信息科技項目式教學(xué)模式探究”的研究成果，立項編號：FJJKZX22-337】

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